معلومة

3.3: ذوبان الغاز في تجربة الماء - علم الأحياء

3.3: ذوبان الغاز في تجربة الماء - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يفترض العلماء أنه منذ حوالي 250 مليون سنة ، خلال فترة العصر البرمي ، أصبحت محيطات العالم مستنفدة من الأكسجين. أدت سلسلة من الأحداث بعد ذلك إلى الانقراض الجماعي في العصر البرمي ، وهو الوقت الذي انقرضت خلاله معظم الأنواع الحية.

شاهد فيديو NOVA وأجب عن الأسئلة

  1. منذ كم سنة حدث الانقراض الجماعي في العصر البرمي؟
  2. ما هي النسبة المئوية للأنواع التي انقرضت في فترة الانقراض الجماعي في العصر البرمي؟
  3. كانت الثدييات مثل الزواحف وحيوانات المحيط الغريبة موجودة خلال العصر البرمي. ما هي أنواع الحياة التي لم تكن موجودة على الأرض قبل 250 مليون سنة؟
  4. كم عدد حالات الانقراض الكبرى التي حدثت على الأرض؟
  5. ما نوع الغاز الذي أطلقته البراكين في مصائد سيبيريا؟
  6. يمكن أن يحتوي الماء على نوع من الغازات المهمة للكائنات الحية (تتطلبه الأسماك والحيوانات المائية الأخرى للبقاء على قيد الحياة). ما هذا الغاز؟
  7. ما نوع الغاز الذي تنتجه البكتيريا القاتلة في الطبقات السفلية لبعض البحيرات؟
  8. ماذا تشبه رائحة هذا الغاز؟
  9. قم بتطوير مخطط انسيابي للأحداث التي أدت إلى انقراض العصر البرمي
    أ. البكتيريا اللاهوائية تزدهر في المحيطات وتنتج كبريتيد الهيدروجين
    ب. زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي
    ج. الجو دافئ
    د. تنخفض مستويات الأكسجين المذاب في المحيطات
    ه. يتراكم كبريتيد الهيدروجين في المحيطات والغلاف الجوي
    F. تموت معظم الحياة المائية التي تعتمد على الأكسجين
    ز. 95٪ من حياة الأرض تقتلها كبريتيد الهيدروجين
    ح. محيطات دافئة
    أنا. تندلع البراكين

سؤال المفهوم

اشرح (باختصار) كيف يمكن للانفجارات البركانية أن تغير الغلاف الجوي وبيئات المحيط.

تجربة

غازات الغلاف الجوي ، مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، قابلة للذوبان في الماء. يعتمد مقدار ما يذوب من غاز معين في الماء على درجة حرارة الماء وضغط هذا الغاز فوق الماء.

الغاز في المياه الغازية (المياه المكربنة) هو ثاني أكسيد الكربون. يؤدي الضغط المرتفع داخل الزجاجة إلى إذابة المزيد من ثاني أكسيد الكربون في الماء أكثر مما يذوب عند الضغط الجوي المعتاد على مستوى الأرض.

المواد

مياه غازية في درجة حرارة الغرفة
المياه الغازية في 4اج
3 أكواب زجاجية
40اج ـ حمام مائي
جليد
ميزان الحرارة

فرضية

اذكر الفرضية قبل بدء التجربة. تشير الفرضية إلى درجات الحرارة التي تعتقد أن غاز ثاني أكسيد الكربون فيها سيكون أكثر أو أقل قابلية للذوبان في الماء.

إجراء

اقرأ الإجراء بأكمله قبل بدء التجربة

  1. احصل على 3 أكواب سعة 250 مل. ضع كوبًا واحدًا على سرير من الجليد.
  2. صب 100 مل من الماء الغازي المثلج في الدورق على الجليد.
  3. صب 100 مل من الماء المكربن ​​بدرجة حرارة الغرفة في الكوبين الآخرين.
  4. ضع كوبًا على الفور في 40اج ـ حمام مائي. أحضر الدورق على الجليد والدورق في درجة حرارة الغرفة معك حتى تتمكن من مراقبتهما في وقت واحد.
  5. سجل الملاحظات في جدول البيانات.
  6. بعد 5 دقائق ، حدد درجة حرارة كل بيئة مائية بوضع الترمومتر في المياه الغازية.

جدول البيانات

أسئلة

راجع القسمين 3.1 و 3.2

  1. يسمى الجانب الذي يختلف بين المجموعات في التجربة بالمتغير التجريبي (المستقل). تحديد المتغير التجريبي في التجربة.
  2. المتغيرات الخاضعة للرقابة هي عوامل دخيلة يتم الاحتفاظ بها ثابتة لتقليل تأثيرها على نتيجة التجربة. حدد 3 متغيرات مضبوطة
  3. توفر المجموعة الضابطة الأساس الذي ستتم مقارنة المجموعات التجريبية به. تحديد المعاملة الضابطة في التجربة.
  4. يتغير المتغير التابع فيما يتعلق بالمتغير التجريبي (المستقل). المتغير التابع هو ما يتم قياسه في التجربة. حدد المتغير التابع.

خصائص المركبة وجودة الدواء

تحسين الذوبان المائي

يمكن تحسين الذوبان المائي عن طريق الكيمياء الطبية على الرغم من ميزة معدل الامتصاص النوعي الحاد وقد حقق سجلنا الداخلي نجاحًا كبيرًا في هذا الصدد. ومع ذلك ، لتحسين قابلية الذوبان يتطلب الالتزام بمزيج من التدخلات الحسابية والتجريبية وجهد حقيقي من جانب الكيميائيين لدمج معلومات الذوبان في تصميم التوليف. تعتبر أهمية التغذية الراجعة التجريبية السريعة مهمة بشكل خاص نظرًا لعدم القدرة الحالية على التنبؤ بقابلية الذوبان الضعيفة حسابيًا الناشئة عن تفاعلات التعبئة البلورية. من الأهمية بمكان عدم تفويت أي تحسن مصادفة في قابلية الذوبان المصاحبة للتغير الجزيئي. نظرًا لميزة SAR غير الحادة ، فإن أسهل طريقة لتحسين قابلية الذوبان فيما يتعلق بتصميم المكتبة هي محاولة تصميم أفضل ملف تعريف للذوبان في البداية.


العوامل المؤثرة على الذوبان

إحدى الطرق الممتعة لبدء التعرف على الحلول هي فتح ثلاجتك. هل لديك عصير برتقال؟ اسكب لنفسك كأسًا صغيرًا. هل لديك أي صودا أو شاي مثلج؟ صب كوب صغير آخر. انظر من خلال كل سائل. يجب أن تلاحظ أنه يمكنك أن ترى بوضوح شامل كل من السوائل و mdashthey ​​& rsquore شفاف. لا يمكنك أن ترى من خلال عصير البرتقال ، ولكن & mdashit & rsquos مبهمة. ترجع الاختلافات بين هذه السوائل إلى حجم الجزيئات الذائبة فيها. يحتوي عصير البرتقال على جزيئات أكبر يتم تعليقها مؤقتًا فقط في الماء: إذا بقيت البرتقال لفترة من الوقت ، فإن الجزيئات الأكبر تستقر في القاع (وهذا هو السبب في أنه يجب عليك دائمًا رج وعاء من عصير البرتقال قبل سكبه!). من ناحية أخرى ، الشاي المثلج والصودا حلول. الجسيمات الموجودة داخل السائل صغيرة بما يكفي لتظل معلقة في السائل ، مما يسمح للضوء بالمرور من خلالها.

أ المحلول هو متجانس (موزعة بالتساوي) خليط من مادتين أو أكثر. تسمى المادة الموجودة بأكبر كمية مذيب، في حين أن المادة الموجودة بكمية أقل تسمى المذاب. الماء مذيب مألوف ، حيث يمكن إذابة العديد من المواد المذابة فيه. تحقق مما يحدث عندما يذوب السكر في الماء. الجسيمات الثلاث ذرات هي جزيئات الماء ، والبلورات البيضاء الأكبر هي جزيئات السكر. لاحظ كيف تصبح جزيئات السكر محاطة بجزيئات الماء.

مشكلة

المواد

  • الماء المقطر (هذا النوع من الماء لا يحتوي على الإطلاق على أي معادن مذابة فيه)
  • سكر أبيض حبيبات
  • ملعقة صغيرة
  • ثلاث قش
  • ميزان الحرارة
  • زجاج شفاف

الإجراء أ: كم هو لطيف!

  1. أضف ملعقتين صغيرتين من السكر إلى كوب واحد من الماء المقطر.
  2. يقلب.
  3. سترى الآن ما إذا كان تركيز السكر يختلف في أجزاء مختلفة من محلول السكر. لحسن الحظ ، لديك كاشف السكر الخاص بك: لسانك! ستقوم بسحب عينات من محلول السكر من أعلى ووسط وأسفل كوب محلول السكر. في أي مكان تعتقد أنه سيتذوق أحلى؟لماذا ا؟
  4. اغمس القش في قاع الكوب. عندما يدخل بعض ماء السكر إلى المصاصة ، ضع إصبعك على الجزء العلوي من القش وارفعه بحذر من الكوب. تذوق السائل في قاع القش.
  5. باستخدام قش طازج في كل مرة ، كرر الخطوة 4 ، وأخذ العينات في منتصف وأعلى محلول السكر ، على التوالي.
  6. إذا لم تكن متأكدًا من نتائجك ، فحاول مرة أخرى ، أو اطلب من صديق إعادة التجربة معك.

الإجراء ب: ما مدى جمالها؟

  1. قس كوبًا واحدًا من الماء المقطر بدرجة حرارة الغرفة في كوب شفاف.
  2. أضف 1 ملعقة صغيرة من السكر. يقلب.
  3. استمر في إضافة السكر إلى الماء ، ملعقة صغيرة في كل مرة ، مع التقليب بعد كل إضافة. قم بتتبع عدد ملاعق السكر التي تضيفها.
  4. استمر في إضافة السكر إلى المحلول حتى يصل المحلول إلى نقطة لم يعد يذوب فيها السكر وبدلاً من ذلك يغرق في قاع الكوب.
  5. في هذه المرحلة ، ستكون قد توصلت إلى حل مشبع. أ محلول مشبع هو محلول يحتفظ بأقصى قدر من هذا المذاب المعين (في هذه الحالة السكر) لذلك المذيب المعين (في هذه الحالة الماء) عند درجة حرارة معينة (درجة حرارة الغرفة).

الإجراء ج: وماذا عن الماء الساخن والبارد؟

  1. سخني كوب من الماء المقطر حتى يسخن. أضف ملعقة صغيرة من السكر في كل مرة مع التحريك بعد كل إضافة حتى تضيف نفس كمية السكر التي أضفتها إلى الكوب المملوء بالماء بدرجة حرارة الغرفة. يراقب.
  2. املأ الكوب الثاني بالماء المقطر المثلج. أضف ملعقة صغيرة من السكر في كل مرة مع التقليب بعد كل إضافة حتى تضيف نفس كمية السكر التي أضفتها إلى الكوب المملوء بالماء بدرجة حرارة الغرفة. يراقب.

نتائج

بالنسبة للإجراء أ ، سيكون الماء حلوًا بشكل موحد ولا ينبغي أن تحدث مدشيت أي فرق سواء جاء الماء من أعلى الكوب أو وسطه أو قاعه. بالنسبة للإجراء ب ، ستختلف نتائجك اعتمادًا على درجة الحرارة الدقيقة وحجم الماء في الكوب. بالنسبة للإجراء ج ، لا ينبغي أن يكون الماء الساخن قد أصبح مشبعًا عند إضافة السكر إليه. يصبح الماء البارد مشبعًا قبل إضافة السكر بالكامل.

السبب في أنك لم تلاحظ اختلافًا في الحلاوة عند أخذ عينات من المحلول عند مستويات مختلفة هو أن المذاب والمذيب تم توزيعهما بشكل موحد. ربما كنت تعتقد أن مذاق الحل سيكون أكثر حلاوة بالقرب من قاع الكوب و [مدش] ولكن هذا يحدث مع المعلقات (مثل عصير البرتقال) ، وليس الحلول. بالطبع ، إذا كان محلول السكر الخاص بك مشبعًا ، فسيكون طعمه أحلى في الأسفل و [مدش] ، لكننا تعمدنا صنع حل غير مشبع لهذا الجزء من التجربة. عند الحديث عن المحاليل المشبعة ، فإن السبب في أن المحلول الخاص بك يمكن أن يذوب الكثير من السكر فقط هو أنه في النهاية لا يوجد ما يكفي من جزيئات الماء حول كل جزيء سكر ، لذلك تبدأ بعض جزيئات السكر في التكتل معًا والسقوط في القاع. في العديد من المحاليل التي يتم فيها إذابة المواد الصلبة في السوائل ، كلما كان المذيب أكثر دفئًا ، كلما كان المحلول قادرًا على الذوبان: درجة الحرارة هي أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على قابلية الذوبان. غالبًا ما تكون المذيبات السائلة المبردة قادرة على الاحتفاظ بقدر أقل من الذوبان.

لا تتضمن الحلول دائمًا مادة صلبة مذابة في سائل. على سبيل المثال ، تحتوي الصودا على كل من السكر الصلب وغاز ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء. الهواء الذي نتنفسه هو محلول لعدة غازات ، بما في ذلك النيتروجين والأكسجين وثاني أكسيد الكربون. يمكن حتى إذابة المواد الصلبة في المواد الصلبة! النحاس هو حل صلب (أو سبيكة، لأن المواد المكونة هي معادن) من الزنك والنحاس. الجمع بين المعدنين يجعل النحاس أقوى وأكثر متانة من الزنك أو النحاس وحده. البرونز سبيكة من النحاس والقصدير. الذهب الخالص (24 قيراط) ناعم للغاية ومكلف بالنسبة لمعظم المجوهرات ، لذلك يتم تحويله إلى سبائك مع معادن أقوى وأرخص. أقراط من الذهب عيار 18 قيراط 75٪ ذهب و 25٪ معادن أخرى.

الذهاب أبعد

للحصول على تمديد لذيذ ، اصنع حلوى الصخور عن طريق صنع محلول سكر مفرط التشبع.

إخلاء المسؤولية واحتياطات السلامة

يوفر موقع Education.com أفكار مشروع معرض العلوم للأغراض الإعلامية فقط. لا تقدم Education.com أي ضمان أو إقرار فيما يتعلق بأفكار مشروع Science Fair وليست مسؤولة عن أي خسارة أو ضرر ، بشكل مباشر أو غير مباشر ، ناتج عن استخدامك لهذه المعلومات. من خلال الوصول إلى Science Fair Project Ideas ، فإنك تتنازل وتتخلى عن أي مطالبات قد تنشأ ضد موقع Education.com. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تغطية وصولك إلى موقع Education.com على الويب وأفكار مشروعات معرض العلوم من خلال سياسة الخصوصية وشروط استخدام الموقع الخاصة بـ Education.com ، والتي تتضمن قيودًا على مسؤولية موقع Education.com.

يُعطى التحذير بموجب هذا أنه ليست كل أفكار المشروع مناسبة لجميع الأفراد أو في جميع الظروف. يجب تنفيذ أي فكرة لمشروع علمي فقط في البيئات المناسبة وبإشراف من الوالدين أو أي إشراف آخر. قراءة واتباع احتياطات السلامة لجميع المواد المستخدمة في المشروع هي مسؤولية كل فرد. لمزيد من المعلومات ، راجع كتيب ولايتك لسلامة العلوم.


قانون هنري لكيمياء الذوبان في الغاز

من فضلك لا تمنع الإعلانات على هذا الموقع.
لا توجد إعلانات = لا توجد أموال لنا = لا توجد أشياء مجانية لك!

اشتقاق قانون هنري

ضع في اعتبارك علبة كولا باردة في يوم صيفي حار.
قبل أن تفتح العلبة ، يوجد غاز ثاني أكسيد الكربون مذاب في مشروب الكولا ، وغاز ثاني أكسيد الكربون فوق المشروب عند ضغط أكبر قليلاً من الضغط الجوي.
بمجرد فتح العلبة يمكنك سماع "الهسهسة" حيث يهرب الغاز من العلبة إلى الغلاف الجوي من أجل موازنة الضغط فوق الكولا في العلبة مع الضغط الجوي.
ثم تصب الكولا في كوب بارد.
وترى أن فقاعات الغاز لا تزال تتصاعد عبر الكولا إلى سطحها ثم تتسرب إلى الغلاف الجوي.
لماذا ا؟ قانون هنري!

يمكن للغاز ، مثل ثاني أكسيد الكربون ، أن يذوب في سائل ، مثل الماء ، لتشكيل محلول.
الغاز هو المذاب والسائل هو المذيب.
في نظام مغلق ، تكون الجسيمات الذائبة في الطور الغازي فوق المحلول في حالة توازن مع جزيئات الغاز المذاب في المحلول كما هو موضح في المعادلة التالية:

من خلال مبدأ Le Chatelier ، ستؤدي زيادة الضغط على النظام إلى إجبار وضع التوازن على التحول إلى اليمين ، ويفضل تكوين المحلول عن طريق إذابة المزيد من المذاب الغازي في المذيب.
وبالمثل ، فإن انخفاض الضغط سوف يفضل تكوين الغاز والمذيب ، أي أن الغاز سيترك المحلول لزيادة الضغط فوق المحلول.

بالنسبة للكولا في العلبة المغلقة ، يكون الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون فوق المحلول مرتفعًا جدًا.
بالنسبة للكولا في الزجاج ، يكون الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون فوق المحلول منخفضًا جدًا لأن الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي منخفض جدًا.
لذلك ، وفقًا لمبدأ Le Chatelier ، حيث أن الكولا تجلس في الزجاج ، فإن ثاني أكسيد الكربون يهرب باستمرار من المحلول من أجل زيادة الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

محلول المذاب (ز) + المذيب (لتر) & # 8651 محلول

يمكننا الآن ملاحظة أن الضغط الجزئي للغاز يتناسب مع تركيزه في المحلول

الضغط الجزئي وتركيز الدعامة

لذلك ، باستخدام ثابت التناسب K ، يمكننا كتابة تعبير لقانون هنري:

يُعرف K بثابت قانون هنري.

ضع في اعتبارك النظام الذي يكون فيه غاز الأكسجين المذاب في الماء في حالة توازن مع غاز الأكسجين فوق الماء.

باستخدام تركيز غاز الأكسجين في الماء عند ضغوط جزئية مختلفة عند 25 درجة مئوية ، نحصل على رسم بياني مثل الرسم أدناه:

يمكننا أن نرى أن K ، ثابت قانون هنري ، هو ميل (انحدار) الخط 4.
منحدر الخط وحوالي 60 كيلو باسكال وتقسم 0.0008 مول لتر -1 = 75000 كيلوباسكال / مول لتر -1
لذلك ، بالنسبة للمحلول المائي لغاز الأكسجين عند 25 درجة مئوية ، يمكننا كتابة:

قيمة K ، ثابت قانون هنري ، تعتمد على

يعطي الجدول أدناه قيمة ثابت قانون هنري لمختلف المحاليل المائية للغازات عند 25 درجة مئوية مع الأخذ في الاعتبار أن الضغط يقاس بالكيلوباسكال والتركيز بالمول L -1:

محاليل مائية عند 25 درجة مئوية
غاز ك
(كيلو باسكال / مول لتر -1)
الهيليوم 282 700
نتروجين 155 000
هيدروجين 121 200
الأكسجين 74 680
الأمونيا 5 690
نشبع 2 937

تم رسم البيانات الواردة في الجدول أعلاه على الرسم البياني أدناه:

من الرسم البياني يمكننا أن نرى أن ضغطًا جزئيًا أكبر مطلوب لإذابة 0.0002 مول من غاز الهيليوم مقارنة بأي من الغازات الأخرى المدرجة.

ينطبق قانون هنري فقط عندما يكون الغاز وحلها مثاليين بشكل أساسي ، أي ،

منحنيات هو (ز) ، ح2(ز) ون2(ز) كلها خطية حتى حوالي 10،130 كيلو باسكال (100 ضغط جوي) ، أي أن هذه الغازات تخضع لقانون هنري ، ومع ذلك ، في هذا النطاق O2(ز) يبدأ في الانحراف.

الذوبان المولي للغازات

يمكننا إعادة ترتيب قانون هنري على النحو الوارد أعلاه لكتابة تعبير لتركيز الغاز:

قانون هنري: ص = كيه سي
قسّم طرفي المعادلة على K: ص
ك
= ك ج
ك
الذوبان المولي للغاز:
(ج في مول L -1)
ج = ص
ك
= مرات & ف 1
ك

يعطي الجدول أدناه قيمة معكوس ثابت قانون هنري لمختلف المحاليل المائية للغازات عند 25 درجة مئوية نظرًا لأن الضغط يقاس بالكيلوباسكال والتركيز بالمول L -1:

محاليل مائية عند 25 درجة مئوية
غاز 1 / ك
(مول لتر -1 / كيلو باسكال)
الذوبان المولي
(101.3 كيلو باسكال)
الهيليوم 3.537 مرات 10-6 3.583 × 10 - 4
نتروجين 6.452 مرات 10-6 6.536 × 10 - 4
هيدروجين 8.251 مرات 10-6 8.358 × 10 - 4
الأكسجين 1.33 مرات 10-5 1.356 × 10 -3
الأمونيا 1.757 مرة 10 -4 0.01780
نشبع 3.405 × 10 - 4 0.03449

يمكننا بعد ذلك استخدام هذه القيم لمقارنة الذوبان المولي للغازات في الماء عند 25 درجة مئوية ونفس الضغط الجزئي ، على سبيل المثال ، 101.3 كيلو باسكال (أو 1 ضغط جوي):

الذوبان المولي للغاز عند 101.3 كيلو باسكال

يوضح الرسم البياني أدناه كيف تزداد قابلية ذوبان الغاز مع زيادة ضغطه الجزئي وفقًا لقانون هنري:

بمقارنة الحلول المختلفة للغاز المذاب في الماء مع نفس الضغط الجزئي عند نفس درجة الحرارة ، نرى أن غاز الأكسجين أكثر قابلية للذوبان من غازات الهيدروجين أو النيتروجين أو الهيليوم.

يمكن للمياه عند مستوى سطح البحر إذابة غاز الأكسجين أكثر من الماء الموجود على قمة الجبل.
وذلك لأن ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر أكبر منه على قمة الجبل ، وبالتالي فإن الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء عند مستوى سطح البحر أكبر منه على قمة الجبل.

حسابات قانون هنري في الهواء

يتكون الهواء من خليط من الغازات.
إذا تعرض المحلول للهواء ، فسيعتمد تركيز الغازات في المحلول على الضغط الجزئي للغازات في الغلاف الجوي.
إذا استخدمنا قانون هنري لحساب تركيز الغاز عند الضغط الجوي في حالة توازن مع الهواء ، فإننا نحتاج إلى معرفة الضغط الجزئي للغاز في الغلاف الجوي.

تكوين الغلاف الجوي
(هواء جاف نظيف عند 25 درجة مئوية و 101.3 كيلو باسكال)
غاز تركيز
/ جزء في المليون من حيث الحجم
ضغط جزئي
كيلو باسكال
نتروجين 780 900 79.1
الأكسجين 209 400 21.2
الأرجون 9 300 0.94
نشبع 315 0.032
نيون 18 0.0018
الهيليوم 5.2 0.00053
الميثان 1.1 0.00011
الكريبتون 1.0 0.00010
أكسيد النيتروز 0.5 0.00005
هيدروجين 0.5 0.00005
زينون 0.08 0.000008
ثاني أكسيد النيتروجين 0.02 0.000002
الأوزون 0.02 0.000002
التركيز المولي للغاز = 1 / ك & مرات الضغط الجزئي

ج (ن2) = 6.452 × 10 -6 × 79.1 = 5.10 × 10-4 مول لتر -1

ج (O2) = 1.339 مرات 10 -5 مرات 21.2 = 2.84 مرات 10 -4 مول لتر -1

ج (كو2) = 3.405 مرات 10-4 مرات 0.032 = 1.09 مرات 10-5 مول لتر -1

ج (هو) = 3.537 مرات 10 -6 مرات 0.00053 = 1.87 مرات 10-9 مول لتر -1

ج (H2) = 0.00005 مرات 8.251 مرات 10 -6 = 4.13 مرات 10-10 مول لتر -1

على الرغم من أن O2(ز) أكثر قابلية للذوبان في الماء من N2(ز) ، نظرًا لأن الضغط الجزئي للنيتروجين في الغلاف الجوي أكبر ، فإن تركيز النيتروجين في الماء أكبر قليلاً من تركيز الأكسجين.

وبالمثل ، H2(ز) أكثر قابلية للذوبان في الماء من N2(ز) أو هو (ز) ، ومع ذلك ، لأن الضغط الجزئي لـ H.2(ز) في الغلاف الجوي أقل بكثير من N2(ز) أو هو (ز) تركيزه في الماء أقل من تركيزه في الماء2 أو هو.

تأثير درجة الحرارة على ذوبان الغازات

مع زيادة درجة حرارة محلول مائي ، يصبح الغاز عمومًا أقل قابلية للذوبان في الماء ، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه:

يتكون الماء النقي في درجة حرارة الغرفة من جزيئات الماء المرتبطة بالهيدروجين مع بعضها البعض. هذا يخلق ترتيبًا لجزيئات الماء التي تحتوي على "ثقوب". يمكن أن تحتل جزيئات الغاز المذاب هذه "الثقوب" ، ولكن نظرًا لأن التجاذب بين الجزيئات بين جزيئات الماء والغاز أقل من التجاذب بين الجزيئات بين جزيئات الماء وجزيئات الماء ، يتم إطلاق الطاقة.

المذاب (ز) + ماء (لتر) & # 8651 محلول (عبد القدير) + طاقة

وفقًا لمبدأ Le Chatelier ، إذا تم تسخين النظام في البداية عند التوازن ، ينتقل موضع التوازن إلى اليسار لمواجهة تأثير الحرارة الإضافية. لذلك ، يخرج الغاز من المحلول ويتسرب إلى الطور الغازي ، مما يقلل من تركيز الغاز في المحلول ويزيد من ضغطه الجزئي.

وبالمثل ، إذا كان النظام في البداية في حالة توازن ثم تم تبريده ، من خلال مبدأ Le Chatelier ، يتحول موضع التوازن إلى اليمين لتوفير المزيد من الطاقة لتعويض الانخفاض في الطاقة. يذوب المزيد من الغازات المذابة في الماء مما يزيد من تركيز الغاز في المحلول.

يكون تأثير زيادة درجة الحرارة على قابلية الذوبان في الغاز واضحًا إذا تركت كوبًا باردًا من مشروب غازي (كولا على سبيل المثال) جالسًا على طاولة في غرفة دافئة. عندما يسخن المحلول ، يصبح غاز ثاني أكسيد الكربون أقل قابلية للذوبان ويهرب من المحلول.

يمكن أيضًا رؤية التأثير إذا تركت بعض الماء البارد والعذب في كوب على طاولة في غرفة دافئة ، سترى فقاعات صغيرة من الغاز تظهر وتطفو على السطح والتي ستهرب بعد ذلك إلى الغلاف الجوي. مع ارتفاع درجة حرارة الماء في الزجاج ، تصبح غازات الغلاف الجوي المذابة أقل قابلية للذوبان وتهرب من المحلول إلى الغلاف الجوي.

إن تأثير درجة الحرارة على قابلية الذوبان في الغاز مهم للغاية.
غاز الأكسجين ، O2(ز) المذاب في الماء ضروري لبقاء الكائنات الحية في الماء. غاز الأكسجين قابل للذوبان في الماء البارد أكثر من الماء الساخن. لذلك ، إذا تم تصريف الماء الساخن من محطة توليد الكهرباء في نهر ، فإن الانخفاض الناتج في غاز الأكسجين في الماء يمكن أن يؤدي إلى موت الأسماك.

مثال عملي لسؤال قانون هنري

سؤال: عند درجة حرارة 25 درجة مئوية ، يكون ضغط غاز ثاني أكسيد الكربون داخل زجاجة سعة 1.00 لتر من الكولا 253 كيلو باسكال.
حدد كمية مولات ثاني أكسيد الكربون المذابة في محلول الكولا المائي.

(ك (كو2 (ز)) = 2937 كيلو باسكال / مول لتر -1 عند 25 درجة مئوية)

(استنادًا إلى نهج StoPGoPS لحل المشكلات.)

احسب مولات الكربون المذابة في المحلول
ن (CO2 (ز)) =؟ مول

استخرج البيانات من السؤال:

افترض أن هذا حل مثالي.

(أ) قانون هنري: P = Kc
P = الضغط الجزئي للغاز
ج = تركيز الغاز في المحلول
K = ثابت قانون هنري بوحدات مناسبة وفي نفس درجة الحرارة

(ب) ج = ن / الخامس
ج = تركيز الغاز في مول لتر -1
n = كمية الغاز المذاب في المولات
V = حجم المحلول باللترات

استبدل معادلة التركيز (ب) بقانون هنري (أ):

P = K & times n / V

أعد ترتيب المعادلة لإيجاد n:

ن = PV / K.


محاليل الجوامد في السوائل

يظهر اعتماد القابلية للذوبان على درجة الحرارة لعدد من المواد الصلبة غير العضوية في الماء من خلال منحنيات الذوبان في الشكل 9. تشير مراجعة هذه البيانات إلى اتجاه عام لزيادة قابلية الذوبان مع درجة الحرارة ، على الرغم من وجود استثناءات ، كما هو موضح في مركب أيوني كبريتات السيريوم .

الشكل 9. يوضح هذا الرسم البياني كيف تتغير قابلية ذوبان العديد من المواد الصلبة مع تغير درجة الحرارة.

يمكن استغلال الاعتماد على درجة الحرارة للذوبان لإعداد محاليل مفرطة التشبع لمركبات معينة. يمكن تشبع المحلول بالمركب عند درجة حرارة مرتفعة (حيث يكون المذاب أكثر قابلية للذوبان) ثم تبريده بعد ذلك إلى درجة حرارة منخفضة بدون ترسيب المذاب. يحتوي المحلول الناتج على مذاب بتركيز أكبر من قابلية ذوبانه في درجة حرارة منخفضة (أي أنه مفرط التشبع) ومستقر نسبيًا. يمكن بدء ترسيب المذاب الزائد عن طريق إضافة بلورة بذرة (انظر الفيديو في رابط التعلم سابقًا في هذه الوحدة) أو عن طريق تحريك المحلول ميكانيكيًا. بعض أجهزة تدفئة الأيدي ، مثل تلك المصورة في الشكل 10 ، تستفيد من هذا السلوك.

الشكل 10. ينتج تدفئة اليد هذه حرارة عندما تترسب أسيتات الصوديوم في محلول مفرط التشبع. يبدأ ترسيب المذاب بواسطة موجة صدمة ميكانيكية تتولد عندما يتم "نقر" القرص المعدني المرن داخل المحلول. (الائتمان: تعديل العمل بواسطة "Velela" / ويكيميديا ​​كومنز)


يوضح هذا الفيديو عملية التبلور التي تحدث في جهاز تدفئة اليد.


التكنولوجيا الحيوية الطبية والرعاية الصحية

5.46.3.3.4 المشتقات الدهنية

الذوبان في الدهون هو عامل رئيسي في تحديد المعدل الذي يعبر فيه الدواء بشكل سلبي BBB. يعتبر Diamorphine ، وهو مشتق من المورفين ، دياسيل أكثر دهونًا ، مثالًا ممتازًا ، حيث يعبر هذا المركب BBB بسهولة أكبر 100 مرة من العقار الأصلي. يتضمن اشتقاق الببتيدات بالدهون حجب الشقوق الوظيفية القطبية على العمود الفقري للببتيد مع المجموعات التي تعزز بشكل كبير قابلية ذوبان الببتيد في الدهون حيث تعزز المجموعات الوظيفية القطبية الترابط الهيدروجيني وتحد من نفاذية الغشاء. الأستلة من الطرف N للببتيدات النموذجية ، وسط الطرف C ، والميثلة كلها تقلل من إمكانات الترابط الهيدروجيني وتزيد من قابلية الدهون ونقل BBB. تعديلات نقطة من عديد ببتيد غير منفذ BBB ، بيروكسيد الفجل (HRP) ، مع شقوق محبة للدهون (stearoyl) أو amphiphilic (pluronic block copolymer) ، تعزز بشكل كبير نقل هذا البولي ببتيد عبر BBB وتراكم البولي ببتيد في الدماغ ، مع الحفاظ على نشاطه الأنزيمي. 22 أدت تعديلات HRP مع شقوق البوليمر المشترك للكتل البرمائية من خلال روابط ثنائي كبريتيد قابلة للتحلل إلى تقديم أكثر كفاءة لـ HRP إلى الدماغ. 22 تعديلات Stearoyl لـ HRP حسنت تغلغلها بحوالي 60 ٪ ولكنها زادت أيضًا من التخليص من الدم بينما زادت تعديلات البوليمر المشترك للكتلة البرمائية من مرور HRP عبر BBB ولكن لم يكن لها تأثير كبير على إزالة البلازما بحيث تضاعف امتصاص الدماغ تقريبًا. 22

دواء أولي محب للدهون آخر لـ D-Ala 2 ، D-Leu 5 -Enkephalin (DADLE) تم إنشاؤه عن طريق أسترة الطرف C الحر مع الكوليسترول وعن طريق وسط الطرف N المجاني مع وصول 1.4-dihydrotrigonellinate إلى الدماغ عن طريق عمليات غير فعالة غير قابلة للتشبع بسبب زيادة شحومها. 23 بعد التوطين في الدماغ إلى جزء 1،4-ثنائي هيدروتريغونيلينات يخضع لأكسدة إنزيمية تقوم بتحويل ثنائي هيدروتريجونيلينات إلى أيون ثلاثي المحبة للماء ، غير منفذ للغشاء ، محاصرًا الدواء الأولي خارج BBB. تم عرض زيادة استقبال مضاد للألم لنهج الدواء الأولي هذا بعد إعطاء IV لصيغة من الدواء الأولي في مركبة (خليط من ثنائي ميثيل سلفوكسيد ، إيثانول ، و 50٪ محلول مائي 2-هيدروكسي بروبيل- بيتا- سيكلوديكسترين).

لقد ثبت أن هالوجين الببتيدات يعزز بشكل كبير من قابلية الدهون ونفاذية BBB ، على الرغم من أن هذا يعتمد بشكل كبير على الهالوجين المستخدم. أدت إضافة الكلور على بقايا الفينيل ألانين 4 من DPDPE إلى زيادة معنوية في نفاذية BBB ، والتي تمت زيادتها عن طريق إضافة ذرتين من الكلور.

لا تزال زيادة ألفة الدهون لمركب الدواء تخلق قيودًا معينة ، خاصة وأن الأدوية عالية الذوبان في الدهون قد تكون مرتبطة على نطاق واسع ببروتين البلازما. يقلل ارتباط بروتين البلازما من كمية الدواء المجاني أو القابل للتبديل في البلازما ، وبالتالي يضر امتصاص الدماغ. علاوة على ذلك ، تميل زيادة معدل عزل السيتوكروم P450 والإنزيمات الأخرى إلى الزيادة مع زيادة ألفة الدهون كما هو موضح في الباربيتورات. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أيضًا النظر بعناية في موقع التعديل ، حيث قد يتم تقليل ألفة ربط المستقبلات إذا كانت التغييرات داخل منطقة الصيدلة ، وبالتالي تقليل النشاط البيولوجي. ولتعقيد الأمور أكثر ، يمكن أن تساهم عوامل مثل الزيادة في الحجم الجزيئي بعد اشتقاق الدهون ، واستقرار المشتقات ، والعزل داخل الخلايا ، وامتصاص الأعضاء غير المستهدفة ، وحجم التوزيع ، والقابلية لنشاط تدفق P-gp (الذي يزيد مع زيادة ألفة الدهون) في انخفاض مستوى توصيل الدماغ.


ذوبان الغاز في المذيبات العضوية

الاتجاه القائل بأن قابلية الذوبان في الغاز تتناقص مع زيادة درجة الحرارة لا تصمد في جميع الحالات. في حين أنه ينطبق بشكل عام على الغازات المذابة في الماء ، فإن الغازات المذابة في المذيبات العضوية تميل إلى أن تصبح أكثر قابلية للذوبان مع زيادة درجة الحرارة.

هناك العديد من الأسباب الجزيئية للتغير في قابلية ذوبان الغازات مع زيادة درجة الحرارة ، وهذا هو السبب في عدم وجود اتجاه واحد مستقل عن الغاز والمذيب فيما إذا كانت الغازات ستصبح أكثر أو أقل قابلية للذوبان مع زيادة درجة الحرارة.

أطباء بيطريون بلا حدود وينظمون محتوى عالي الجودة ومرخصًا بشكل علني من جميع أنحاء الإنترنت. استخدم هذا المورد المعين المصادر التالية:


  1. صب 10-20 سم 3 من ماء الصودا في الدورق وأضف بضع قطرات من مؤشر أحمر الميثيل لإعطاء محلول أحمر.
  2. قم بإزالة الظفر من المحقنة وأدخل المكبس بالكامل. ارسم حوالي 5 سم 3 من ماء الصودا ومحلول المؤشر في المحقنة. ضع غطاء المحقنة فوق نهاية المحقنة (أو استخدم إصبعًا) ، واسحب المكبس للخارج حتى علامة 50 سم 3 وأغلقه بالمسمار. سترى فقاعات من ثاني أكسيد الكربون تطلق الغازات من الماء وسيبدأ المؤشر في التحول إلى اللون البرتقالي. هز المحقنة لتسريع إطلاق الغاز.
  3. امسك المحقنة عموديًا مع توجيه الفوهة لأعلى ، قم بإزالة غطاء المحقنة والمسمار ، وادفع المكبس لطرد الغاز ولكن ليس المحلول. قم بإغلاق المحقنة مرة أخرى وكرر دورة الغازات الخارجية في الخطوة 2. سيتم رؤية المزيد من الفقاعات وسيتحول المؤشر أكثر نحو اللون الأصفر. يمكن تكرار العديد من هذه الدورات حتى يصبح المؤشر أصفر تمامًا.

تساعد الخلفية البيضاء. ضع المحقنة بجانب المحلول الأحمر الأصلي للتأكيد على تغير اللون.

يتضمن العرض التوضيحي الإضافي الذي يوضح تأثير درجة الحرارة على قابلية ذوبان الغاز ، وتغير لون المؤشر المرتبط به ، غلي بعض ماء الصودا الذي يحتوي على مؤشر أحمر ميثيل صغير في أنبوب الغليان. سيؤدي ذلك إلى طرد ثاني أكسيد الكربون ، وهو أقل قابلية للذوبان في درجات الحرارة المرتفعة ، ويظهر تغير لون المؤشر من الأحمر إلى الأصفر.

تحتوي المياه الغازية على ثاني أكسيد الكربون المذاب فيها تحت الضغط. التوازنات المتضمنة في هذه التجربة هي:

  1. كو2(ز) ⇌ CO2(عبد القدير)
  2. كو2(عبد القدير) + ح2يا (ل) ⇌ ح2كو3(عبد القدير) (حمض الكربونيك)
  3. ح2كو3(عبد القدير) ⇌ H + (aq) + HCO3 - (aq) (أيونات الهيدروجين كربونات)
  4. HCO3 - (aq) ⇌ H + (aq) + CO3 2 - (aq) (أيونات الكربونات)

(للتبسيط ، قد يفضل المعلمون عدم مناقشة هذا التوازن الأخير).

وبالتالي فإن محلول ثاني أكسيد الكربون يكون حامضيًا بسبب زيادة تركيز أيونات H + (aq) الناتجة عن هذه التفاعلات. خفض الضغط يسبب ثاني أكسيد الكربون2 للخروج من الحل ، أي أن التوازن 1 يتحرك إلى اليسار. والنتيجة هي أن الموازنات الثلاثة الأخرى تتحرك أيضًا إلى اليسار ، وتزيل أيونات H + (aq) من المحلول وتجعل المحلول أقل حمضًا.

معلومة اضافية

هذا مصدر من مشروع الكيمياء العملية ، الذي طورته مؤسسة Nuffield Foundation والجمعية الملكية للكيمياء. هذه المجموعة التي تضم أكثر من 200 نشاط عملي توضح مجموعة واسعة من المفاهيم والعمليات الكيميائية. يحتوي كل نشاط على معلومات شاملة للمعلمين والفنيين ، بما في ذلك الملاحظات الفنية الكاملة والإجراءات خطوة بخطوة. ترافق أنشطة الكيمياء العملية الفيزياء العملية وعلم الأحياء العملي.


الملخص

عن طريق تقنية دورق اهتزاز التشبع ، فإن بيانات قابلية الذوبان في التشبع لـ 3،3′- ديامينوديفينيل سلفون في 14 مذيبًا أحاديًا (ن-بروبانول ، ن,ن-ديميثيل فورماميد ، ميثانول ، إيثانول ، إيثيلين جلايكول ، سيكلوهكسان ، أسيتونتريل ، إيزوبروبانول ، ماء ، ن- البوتانول ، أسيتات الإيثيل ، 1،4-ديوكسان ، أيزوبيوتانول ، 1-هيبتانول) تم تحقيقه عند درجات حرارة من 283.15 إلى 328.15 كلفن والضغط المحيط (ص = 101.2 كيلو باسكال). لم تحدث ظاهرة تحول أو ذوبان الشكل البلوري بعد انحلال 3،3′-ديامينوديفينيل سلفون في مذيبات مختلفة. زادت قيم القابلية للذوبان (جزء الخلد) لـ 3،3′-ثنائي أمين ثنائي فينيل سلفون في أكثر من 14 مذيبات مع ارتفاع درجة الحرارة وامتثال للميل المتناقص في المذيبات الأحادية المختلفة على النحو التالي: ن,ن-ديميثيل فورماميد و GT إيثيل أسيتات و GT أسيتونيتريل & GT إيثيلين جلايكول & GT 1،4-ديوكسان & GT ميثانول & GT إيثانول & GT أيزوبيوتانول & GT ن-بروبانول و GT ن- البوتانول وجي تي أيزوبروبانول وجي تي 1 - هيبتانول وجي تي ماء و جي تي سيكلوهكسان. تم شرح الاختلاط المتبادل بين المذيب و 3،3′- ثنائي أمين ثنائي فينيل سلفون من خلال معامل قابلية الذوبان ثلاثي الأبعاد لـ Hansen. تم إجراء فحص للتفاعلات الجزيئية بين أنواع المذيب - المذيب - المذيب - المذيب عن طريق علاقات طاقة المحلول الخطي. ارتبطت بيانات الذوبان التي تم الحصول عليها من خلال التجارب باستخدام أربعة نماذج / معادلات ، وهي نموذج NRTL ، معادلة Apelblat ، λح المعادلة ونموذج ويلسون. نتج عن الارتباط قيم الانحراف الأقصى لمتوسط ​​الجذر التربيعي والمتوسط ​​النسبي ، على التوالي ، 397.1 × 10 –5 و 7.57 × 10 –2. أعطت معادلة Apelblat انحرافات متوسطة نسبية أقل من النماذج / المعادلات الأخرى لمذيب أنيق معين. كما تم الحصول على الخصائص الديناميكية الحرارية للخلط ، معامل نشاط التخفيف اللانهائي ، وانخفاض المحتوى الحراري الزائد من حيث نموذج ويلسون.


الذوبان

الذوبان هو خاصية تشير إلى قدرة مادة معينة ، المذاب ، على الذوبان في مذيب.

يتم قياسه من حيث الحد الأقصى لمقدار المذاب المذاب في مذيب عند التوازن.

الحل الناتج يسمى محلول مشبع.

بعض المواد قابلة للذوبان بجميع النسب باستخدام مذيب معين ، مثل الإيثانول في الماء.

تُعرف هذه الخاصية باسم الاختلاط.

في ظل ظروف مختلفة ، يمكن تجاوز قابلية الذوبان في التوازن لإعطاء ما يسمى بمحلول مفرط التشبع ، وهو غير مستقر.

غالبًا ما يكون المذيب مادة صلبة يمكن أن تكون مادة أو خليطًا نقيًا.

The species that dissolves, the solute, can be a gas, another liquid, or a solid.

Solubilities range widely, from infinitely soluble such as ethanol in water, to poorly soluble, such as silver chloride in water.

The term insoluble is often applied to poorly soluble compounds, though strictly speaking there are very few cases where there is absolutely no material dissolved.

The process of dissolving, called dissolution, is relatively straightforward for covalent substances such as ethanol.

When ethanol dissolves in water, the ethanol molecules remain intact but form new hydrogen bonds with the water.

When, however, an ionic compound such as sodium chloride (NaCl) dissolves in water, the sodium chloride lattice dissociates into separate ions which are solvated (wrapped) with a coating of water molecules.

Nonetheless, NaCl is said to dissolve in water, because evaporation of the solvent returns crystalline NaCl.


شاهد الفيديو: بديل الغاز. الماء و كأس من البنزين ممكن تعوض به قنينة غاز تجربة. طريقة تحويل البنزين الى غاز (أغسطس 2022).